DE102019003952A1

DE102019003952A1 - Separation device

Info

Publication number: DE102019003952A1
Application number: DE102019003952.1A
Authority: DE
Inventors: Jan Weber; Andreas Grill; Ronny Sprauer
Original assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Current assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-12-10
Also published as: EP3748139C0; EP3748139B1; EP3748139A1

Abstract

Eine Abscheidevorrichtung, insbesondere zum Abscheiden von Öl-Aerosolen aus einem Fluid, wie einem Luftstrom, mit einem Versorgungssystem (2) und einem über eine Verrohrung (6, 14) daran angeschlossenen Abnahmesystem (4), die zwischen einer Zufuhrseite (14) und einer Abfuhrseite (6) für abgereinigtes bzw. belastetes Fluid eine Bypassleitung (44) aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Regeleinrichtung (42) das Versorgungssystem (2) sicherstellt, dass außer bei einem Ausfall der Vorrichtung kein oder im Wesentlichen kein belastetes Fluid unter Umgehen des Versorgungssystems (2) über die Bypassleitung (44) von der Abfuhrseite (6) auf die Zufuhrseite (14) des Abnahmesystems (4) gelangt.

A separation device, in particular for separating oil aerosols from a fluid, such as an air stream, with a supply system (2) and a take-off system (4) connected to it via piping (6, 14), which is located between a supply side (14) and a The discharge side (6) for cleaned or contaminated fluid has a bypass line (44), is characterized in that by means of a control device (42) the supply system (2) ensures that, apart from a failure of the device, no or essentially no contaminated fluid is below Bypassing the supply system (2) via the bypass line (44) from the discharge side (6) to the supply side (14) of the removal system (4).

Description

Die Erfindung betrifft betrifft eine Abscheidevorrichtung, insbesondere zum Abscheiden von ÖI-Aerosolen aus einem Fluid, wie einem Luftstrom, mit einem Versorgungssystem und einem über eine Verrohrung daran angeschlossenen Abnahmesystem, die zwischen einer Zufuhrseite und einer Abfuhrseite für abgereinigtes bzw. belastetes Fluid eine Bypassleitung aufweist.The invention relates to a separation device, in particular for separating oil aerosols from a fluid, such as an air stream, with a supply system and a take-off system connected to it via piping, which has a bypass line between a supply side and a discharge side for cleaned or contaminated fluid .

Abscheidevorrichtungen dieser Art sind Stand der Technik und kommen auf verschiedenen technischen Gebieten Öl-Aerosolen, fachsprachlich Ölnebeln, aus Medien, wie Luft, zum Einsatz. Feine Ölnebel bilden sich beispielsweise in den Lagern von Turbinen, wie Gas-Dampf- oder Hydroturbinen. Ein besonders verbreitetes und wichtiges Anwendungsgebiet ist der Einsatz zur Kurbelgehäuseentlüftung von Hubkolben-Verbrennungs-motoren, vergleiche hierzu „Lexikon Motorentechnik“, Der Verbrennungsmotor von A bis Z, Richard van Basschuysen/Fred Schäfer, Verlag Vieweg, Seiten 485, 486. Beim Betrieb von Hubkolbenmotoren treten Durchblasegase (sog. Blow-by-Gase) aus dem Brennraum über den Bereich zwischen Kolben und Kolbenringen und dem Zylinder in den Kurbelraum und bilden im Kurbelgehäuse den Ölnebel als Blow-by-Gemisch. Um zu verhindern, dass durch die motorlastabhängige Menge der Durchblasegase und durch die translatorische Kolbenbewegung im Kurbelgehäuse ein den Betrieb des Hubkolbenmotors gefährdender Überdruck entsteht, wird der Ölnebel über eine Kurbelgehäuseentlüftung abgeführt und das Kurbelgehäuse dadurch so entlüftet, dass nahezu kein Überdruck im Kurbelgehäuse vorhanden ist. Aufgrund der schädlichen Bestandteile des Ölnebels, der neben unverbrannten Kraftstoffanteilen Emissionen des Abgassystems enthält, und der daraus folgenden gesetzlichen Vorschriften verbietet sich die unbehandelte Abgabe an die Umwelt. Das aus dem Kurbelgehäuse abgeführte Blow-by-Gemisch wird daher mittels einer Abscheidevorrichtung abgereinigt, bevor es als nahezu unbelasteter Luftstrom zur Umgebung abgegeben und/oder als Zuluft einer betreffenden Komponente des Motors, beispielsweise dem Turbolader, wieder zugeführt wird.Separation devices of this type are state of the art and are used in various technical fields of oil aerosols, technically oil mists, from media such as air. Fine oil mists form, for example, in the bearings of turbines such as gas-steam or hydraulic turbines. A particularly widespread and important area of application is the use for crankcase ventilation of reciprocating internal combustion engines, see "Lexikon Motorentechnik", The internal combustion engine from A to Z, Richard van Basschuysen / Fred Schäfer, Verlag Vieweg, pages 485, 486. When operating Reciprocating piston engines blow blow-by gases from the combustion chamber through the area between the piston and piston rings and the cylinder into the crankcase and form the oil mist in the crankcase as a blow-by mixture. In order to prevent the engine load-dependent amount of blow-through gases and the translatory piston movement in the crankcase from creating an overpressure that could endanger the operation of the reciprocating piston engine, the oil mist is discharged via a crankcase ventilation system and the crankcase is vented in such a way that there is almost no overpressure in the crankcase. Due to the harmful components of the oil mist, which in addition to unburned fuel components contains emissions from the exhaust system, and the resulting legal regulations, the untreated release into the environment is prohibited. The blow-by mixture discharged from the crankcase is therefore cleaned off by means of a separation device before it is released to the environment as a virtually unpolluted air flow and / or fed back as supply air to a relevant component of the engine, for example the turbocharger.

Aus der EP 2 431 583 A1 ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Gas bekannt, das in einem Kurbelgehäuse während des Betriebs eines Verbrennungsmotors erzeugt wird. Die Vorrichtung weist zum Erfassen des Gasdrucks im Kurbelgehäuse einen Sensor auf, dessen Druck-Messwerte einer Steuereinrichtung übermittelt werden. Mittels eines Stellantriebs steuert die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Druck-Messwerte ein Absperrventil an, das einem Zentrifugalabscheider vorgeschaltet ist und das den Volumenstrom des aus dem Kurbelgehäuse abgeführten Gases derart regelt, dass der Gasdruck im Kurbelgehäuse auf einem vorbestimmten Druckwert oder innerhalb eines vorbestimmten Druckwerte-Bereichs während des Betriebs des Verbrennungsmotors gehalten wird. In einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist das Absperrventil in einem Fluidweg zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Zentrifugalabscheider angeordnet, der das Gas aus dem Kurbelgehäuse absaugt, wobei die Steuereinheit in Abhängigkeit der im Kurbelgehäuse gemessenen Druckwerte neben dem Ventil auch den Antrieb des Rotors des Zentrifugalabscheiders ansteuert, durch dessen Drehzahl-Änderung die Saugleistung des Zentrifugalabscheiders regelbar ist.From the EP 2 431 583 A1 there is known an apparatus for cleaning gas generated in a crankcase during operation of an internal combustion engine. The device has a sensor for detecting the gas pressure in the crankcase, the pressure measured values of which are transmitted to a control device. By means of an actuator, the control device controls a shut-off valve as a function of the measured pressure values, which is connected upstream of a centrifugal separator and which regulates the volume flow of the gas discharged from the crankcase in such a way that the gas pressure in the crankcase is at a predetermined pressure value or within a predetermined pressure value range is maintained during operation of the internal combustion engine. In one embodiment of the device, the shut-off valve is arranged in a fluid path between the crankcase and the centrifugal separator, which sucks the gas out of the crankcase, the control unit also controlling the drive of the rotor of the centrifugal separator in addition to the valve, depending on the pressure values measured in the crankcase whose speed change the suction power of the centrifugal separator can be regulated.

Wie in 1 des vorliegenden Schutzrechtes aufgezeigt ist, ist für die Abreinigung von Blow-by-Gasen aus Kurbelgehäusen von Hubkolbenmotoren auch eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung Stand der Technik, die ein Versorgungssystem mit einer zugehörigen Verrohrung aufweist. Die belasteten Blow-by-Gase, die aus einem Kurbelgehäuse abgeführt sind, gelangen über die Abfuhrseite der Verrohrung zur Eingangsseite des Versorgungssystems. Dieses weist, wie in der vorliegenden 1 gezeigt, ein elektromotorisch angetriebenes Sauggebläse sowie einen diesem vorgeschalteten Filter/Abscheider auf. Das Gebläse erzeugt für den über die Verrohrungs-Abfuhrseite aus dem Kurbelgehäuse abgeführten Gasstrom, der als vom Filter/Abscheider abgereinigter Gasstrom über die Verrohrungs-Zufuhrseite zu einem Abnahmesystem gelangt, einen Volumenstrom, durch den der Druck im Kurbelgehäuse auf einem gewünschten geringen Unter- oder Überdruck gehalten ist. Um sicherzustellen, dass bei einer Minderleistung des Gebläses sich im Kurbelgehäuse kein schädlicher Überdruck entwickelt, ist die Verrohrungs-Abfuhrseite mit der Verrohrungs-Zufuhrseite über eine Bypassleitung in Verbindung.As in 1 of the present property right is shown, for the cleaning of blow-by gases from crankcases of reciprocating piston engines, a device of the type mentioned at the beginning is state of the art, which has a supply system with associated piping. The contaminated blow-by gases, which are discharged from a crankcase, reach the inlet side of the supply system via the discharge side of the piping. This points, as in the present 1 shown, an electric motor driven suction fan and a filter / separator upstream of this. The blower generates a volume flow for the gas flow discharged from the crankcase via the piping discharge side, which reaches a take-off system as a gas flow cleaned by the filter / separator via the piping supply side, through which the pressure in the crankcase is reduced to a desired low lower or lower level Overpressure is maintained. In order to ensure that no harmful overpressure develops in the crankcase when the blower is underpowered, the piping discharge side is connected to the piping supply side via a bypass line.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Abscheidevorrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die sich durch ein besonders vorteilhaftes Betriebsverhalten auszeichnet.On the basis of this prior art, the object of the invention is to provide a separation device of the type mentioned at the beginning, which is characterized by particularly advantageous operating behavior.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Abscheidevorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist. According to the invention, this object is achieved by a separation device which has the features of claim 1 in its entirety.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass mittels einer Regeleinrichtung das Versorgungssystem sicherstellt, dass außer bei einem Ausfall der Vorrichtung kein oder im Wesentlichen kein belastetes Fluid unter Umgehen des Versorgungssystems über die Bypassleitung von der Abfuhrseite auf die Zufuhrseite und damit zum Abnahmesystem gelangt. Bei den Abscheidevorrichtungen nach dem Stand der Technik können Betriebszustände des zugehörigen Systems, beispielsweise extreme Lastzustände des Hubkolbenmotors, auftreten, bei denen trotz im Betrieb befindlichem Versorgungssystem unbehandeltes Gas über die Bypassleitung auf die Abfuhrseite der Verrohrung und damit zum Abnahmesystem gelangt. Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung eine Regeleinrichtung für das Versorgungssystem vorgesehen ist, ist die Gebläseleistung und damit die Filter/Abscheide-Leistung an die Betriebszustände des zugeordneten Systems, wie Hubkolbenmotor, derart anpassbar, dass lediglich im Fall des Versagens des Versorgungssystems eine ins Gewicht fallende Menge über die Bypassleitung zur Abfuhrseite und zum Abnahmesystem gelangt. Dadurch ist in vorteilhafter Weise eine betriebssichere Abreinigung belasteter Fluide, wie aus Kurbelgehäuseentlüftungen stammendem Ölnebel, sichergestellt.According to the characterizing part of claim 1, an essential feature of the invention is that, by means of a control device, the supply system ensures that, except in the event of a failure of the device, no or essentially no contaminated fluid is bypassed from the supply system via the bypass line from the discharge side to the supply side and thus arrives at the acceptance system. With the separation devices According to the prior art, operating states of the associated system, for example extreme load states of the reciprocating piston engine, can occur in which, despite the supply system in operation, untreated gas reaches the discharge side of the piping and thus to the removal system via the bypass line. Because a control device is provided for the supply system in the separating device according to the invention, the fan power and thus the filter / separating power can be adapted to the operating conditions of the associated system, such as a reciprocating piston engine, in such a way that only in the event of failure of the supply system is a weight the falling amount reaches the discharge side and the collection system via the bypass line. This advantageously ensures reliable cleaning of contaminated fluids, such as oil mist originating from crankcase ventilation.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist das Versorgungssystem eine von einem Motor, vorzugsweise einem Elektromotor, antreibbare Fluid-Fördereinrichtung auf, wie ein Gebläse, vorzugsweise in Form eines Seitenkanalverdichters, dem, in Strömungsrichtung des Fluids gesehen, ein vorzugsweise filternder Abscheider vorangeht, wobei die Regeleinrichtung, vorzugsweise über einen Frequenzumrichter, auf den Elektromotor der Fördereinrichtung einwirkt. Mittels Frequenzsteuerung des Antriebs des Gebläses lässt sich die Regelung des Versorgungssystems nach Maßgabe der Signale üblicher Sensoren in vorteilhafter Weise realisieren.In advantageous exemplary embodiments, the supply system has a fluid delivery device that can be driven by a motor, preferably an electric motor, such as a fan, preferably in the form of a side channel compressor, which, viewed in the direction of flow of the fluid, is preceded by a preferably filtering separator, the control device preferably A frequency converter acts on the electric motor of the conveyor. By means of frequency control of the drive of the fan, the regulation of the supply system can be implemented in an advantageous manner in accordance with the signals from conventional sensors.

Mit Vorteil kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass die Regeleinrichtung an einen Ausgang einer Datenerfassungseinrichtung angeschlossen ist, die mit ihrem jeweiligen Eingang an mindestens eine Ist- und Sollwertvorgabe sowie an den Frequenzumrichter angeschlossen ist. Bei Eingabe eines gewünschten Sollwerts des vom Gebläse erzeugten Volumenstroms passt die Datenerfassungseinrichtung den jeweils erfassten Ist-Wert durch Ansteuern des Frequenzumrichters mittels der Regeleinrichtung an. In vorteilhafter Weise ist dadurch mittels der Frequenzsteuerung des Antriebs der vom Gebläse erzeugte Volumenstrom auf eine Größe einstellbar, bei der der Druck im angeschlossenen Kurbelgehäuse auf dem gewünschten Wert gehalten ist.The arrangement can advantageously be such that the control device is connected to an output of a data acquisition device, which is connected with its respective input to at least one actual and setpoint specification and to the frequency converter. When a desired setpoint value for the volume flow generated by the fan is entered, the data acquisition device adapts the respective acquired actual value by activating the frequency converter by means of the control device. In an advantageous manner, by means of the frequency control of the drive, the volume flow generated by the fan can be adjusted to a size at which the pressure in the connected crankcase is kept at the desired value.

Mit Vorteil kann zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Abscheiders sowie parallel zu diesem ein Differenzdruckmesser geschaltet sein, der den Ist-Wert des jeweils ermittelten Differenzdruckes an einen weiteren Eingang der Datenerfassungseinrichtung weitergibt. Dadurch ist eine besonders genaue Anpassung des Ist-Wertes erreichbar.Advantageously, a differential pressure meter can be connected between the input and the output of the separator and in parallel to it, which forwards the actual value of the respectively determined differential pressure to a further input of the data acquisition device. A particularly precise adjustment of the actual value can thereby be achieved.

Mit besonderem Vorteil kann das Abnahmesystem ein Kurbelgehäuse eines vorzugsweise turboaufgeladenen Verbrennungsmotors aufweisen. Dadurch kann die abgereinigte Luft als Zuluft wieder dem Verbrennungsmotor zugeführt werden, mit Vorteil beispielsweise dem Ladelufteingang eines Turboladers.The acceptance system can particularly advantageously have a crankcase of a preferably turbo-charged internal combustion engine. As a result, the cleaned air can be fed back to the internal combustion engine as supply air, advantageously, for example, to the charge air inlet of a turbocharger.

Mit Vorteil kann die Verrohrung aus einer Rohrleitung zwischen der Abgabeseite der Fördereinrichtung und dem Eingang des Kurbelgehäuses bestehen sowie aus einer weiteren Rohrleitung auf der Ausgangsseite des Kurbelgehäuses und dem Abnahmesystem, wie dem Eingang des Verbrennungsmotors, wobei die eine Rohrleitung die Zufuhrseite und die weitere Rohrleitung die Abfuhrseite aufweist und die dazwischenliegende Bypassleitung Teil der Verrohrung ist.Advantageously, the piping can consist of a pipeline between the delivery side of the conveyor and the inlet of the crankcase and a further pipeline on the outlet side of the crankcase and the take-off system, such as the inlet of the internal combustion engine, with one pipeline being the supply side and the other pipeline being the Has discharge side and the intermediate bypass line is part of the piping.

Die Ist-Wert-Erfassung kann an eine externe Drucksignalvorgabe und/oder an eine interne Drucksignalvorgabe angeschlossen sein, die an die Abfuhrseite des Abnahmesystems angeschlossen ist. Die externe Drucksignalvorgabe kann beispielsweise anhand des Lastzustandes des Verbrennungsmotors generiert sein oder als interne Drucksignalvorgabe durch einen Drucksensor, der an der Abfuhrseite der Verrohrung angeschlossen ist.The actual value acquisition can be connected to an external pressure signal specification and / or to an internal pressure signal specification which is connected to the discharge side of the acceptance system. The external pressure signal specification can be generated, for example, on the basis of the load state of the internal combustion engine or as an internal pressure signal specification by a pressure sensor which is connected to the discharge side of the piping.

Alternativ kann die Ist-Wert-Erfassung der Datenerfassungseinrichtung an eine Volumenstrommesseinrichtung angeschlossen sein, die sich in der Bypassleitung und/oder mehrfach in der einen Rohrleitung, in Fluidrichtung gesehen, vor und hinter dem Abzweig mit der Bypassleitung befindet. Mit Vorteil kann bei in der Bypassleitung befindlicher Volumenstrommesseinrichtung der Ist-Wert so gewählt sein, dass der Volumenstrom in der Bypassleitung gegen Null geht. Bei auf der Zufuhrseite vor und hinter dem Abzweig mit der Bypassleitung angeordneten Volumenstrommesseinrichtungen kann die Drehzahl des Gebläses so angepasst werden, dass die Strömung in der Verrohrungs-Zufuhrseite vor und hinter dem Abzweig der Bypassleitung gleich groß ist oder vor dem Abzweig größer ist als in dem vom Abzweig zum Abnahmesystem führenden Leitungsteil.Alternatively, the actual value acquisition of the data acquisition device can be connected to a volume flow measuring device, which is located in the bypass line and / or several times in the one pipeline, seen in the fluid direction, in front of and behind the branch with the bypass line. With the volume flow measuring device located in the bypass line, the actual value can advantageously be selected such that the volume flow in the bypass line approaches zero. In the case of volume flow measuring devices arranged on the supply side in front of and behind the branch with the bypass line, the speed of the blower can be adjusted so that the flow in the piping supply side is the same in front of and behind the branch of the bypass line or is greater than in the branch in front of the branch Line part leading from the branch to the acceptance system.

Ferner kann eine weitere interne Drucksignalvorgabe angeschlossen sein, die den Fluiddruck in der Bypassleitung abnimmt. Anhand des Druckwertes ist die Drehzahl des Gebläses so anpassbar, dass kein Volumenstrom von der Verrohrungs-Abfuhrseite zur Bypassleitung gelangt.Furthermore, a further internal pressure signal specification can be connected, which decreases the fluid pressure in the bypass line. Based on the pressure value, the speed of the fan can be adjusted so that no volume flow reaches the bypass line from the piping discharge side.

Alternativ kann die Ist-Wert-Erfassung der Datenerfassungseinrichtung an eine Temperatursignalvorgabe angeschlossen sein, die vorzugsweise die Temperatur in der Bypassleitung abnimmt, sowie in der einen Rohrleitung vor dem Abzweig mit der Bypassleitung. Wird der Ist-Wert als Signal von zwei Temperatursensoren erfasst, deren einer die Temperatur in der Bypassleitung und deren anderer die Temperatur in der Zufuhr-Verrohrung erfasst, ist der Ist-Wert an den Soll-Wert mit Vorteil in der Weise anpassbar, dass die Drehzahl des Gebläses so gesteuert wird, dass die Temperatur in der Bypassleitung immer der Temperatur der Verrohrungs-Zufuhrseite, vor dem Abzweig mit der Bypassleitung, entspricht.Alternatively, the actual value acquisition of the data acquisition device can be connected to a temperature signal specification which preferably decreases the temperature in the bypass line, as well as in the one pipeline before the branch with the bypass line. If the actual value is recorded as a signal by two temperature sensors, one the temperature in the bypass line and the other the If the temperature in the supply piping is detected, the actual value can advantageously be adapted to the target value in such a way that the speed of the fan is controlled so that the temperature in the bypass line always corresponds to the temperature of the piping supply side before the Branch with the bypass line.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Abscheideeinrichtung, insbesondere zum Abscheiden von ÖI-Aerosolen aus einem Fluid, wie einem Luftstrom, für eine Abscheidevorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, die die Merkmale des Patentanspruch 11 aufweist.The invention also relates to a separation device, in particular for separating oil aerosols from a fluid, such as an air stream, for a separation device according to any one of claims 1 to 10, which has the features of claim 11.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert.
Es zeigen:

1 in Symboldarstellung die Fluidschaltung einer Abscheidevorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
2 eine der 1 entsprechende Darstellung der Fluidschaltung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung; und
3 bis 7 entsprechende Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung.

The invention is explained in detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing.
Show it:

1 in a symbolic representation the fluid circuit of a separation device according to the prior art;
2 one of the 1 corresponding representation of the fluid circuit of a first embodiment of the separation device according to the invention; and
3 to 7th corresponding representations of further exemplary embodiments of the separation device according to the invention.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ist die Erfindung an Beispielen einer Abscheidevorrichtung erläutert, die als Ölnebel-Abscheider zur Abreinigung von Blow-by-Gasen vorgesehen ist, die bei der Kurbelgehäuseentlüftung von Hubkolben-Verbrennungsmotoren aus dem Kurbelgehäuse abgeführt werden. Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung auch mit Vorteil zum Abscheiden von Öl-Aerosolen anderer Herkunft einsetzbar ist. Beispielsweise sind Ölnebel-Abscheider ein wichtiger Bestandteil von Schmieranlagen an Turbinen, wie Gas-, Dampf- oder Hydroturbinen, in deren Lagern sich aus dem Schmierstoff ein feiner Ölnebel bildet.With reference to the accompanying drawings, the invention is explained using examples of a separation device, which is provided as an oil mist separator for cleaning blow-by gases that are removed from the crankcase during the crankcase ventilation of reciprocating internal combustion engines. It goes without saying that the separation device according to the invention can also advantageously be used for separating oil aerosols of other origins. For example, oil mist separators are an important part of lubrication systems on turbines, such as gas, steam or hydraulic turbines, in whose bearings a fine oil mist is formed from the lubricant.

Die in 1 gezeigte Abscheidevorrichtung des Standes der Technik weist ein als Ganzes mit 2 bezeichnetes Versorgungssystem auf, das über eine Verrohrung mit einem Abnahmesystem verbunden ist, das als Ganzes mit 4 bezeichnet ist. Die Verrohrung weist eine Verrohrungs-Abfuhrseite 6 auf, die für die Abfuhr von Durchblasegasen am Kurbelgehäuseausgang 8 eines Hubkolben-Verbrennungsmotors 10 angeschlossen ist und zum Einlass 12 des Versorgungssystems 2 führt. Die Verrohrung weist ferner eine Verrohrungs-Abfuhrseite 14 auf, die vom Ausgang 16 des Versorgungssystems 2 zum Abnahmesystem 4 führt. Das Abnahmesystem 4 weist neben dem Verbrennungsmotor 10 einen dessen Verbrennungsräumen vorgeschalteten Abgasturbolader 18 und einen zur Umgebung führenden Auslass 20 auf. Insgesamt gibt es jedoch zwei Varianten:

- eine offene Kurbelgehäuseentlüftung, bei der der Luftstrom an die Umgebung abgegeben und nicht dem Turbolager zugeführt wird, sowie
- eine geschlossene Kurbelgehäuseentlüftung, bei der der Luftstrom dem Turbolader wieder zugeführt und nicht an die Umgebung abgegeben wird.

In the 1 The prior art separating device shown has a supply system designated as a whole with 2, which is connected via piping to a removal system, which is designated as a whole with 4. The piping has a piping discharge side 6th for the discharge of blow-by gases at the crankcase outlet 8th of a reciprocating internal combustion engine 10 is connected and to the inlet 12th of the supply system 2 leads. The casing also has a casing discharge side 14th on that from the exit 16 of the supply system 2 to the acceptance system 4th leads. The acceptance system 4th points next to the internal combustion engine 10 an exhaust gas turbocharger upstream of its combustion chambers 18th and an outlet leading to the environment 20th on. However, there are two variants in total:

- an open crankcase ventilation, in which the air flow is released into the environment and not fed to the turbo bearing, and
- a closed crankcase ventilation, in which the air flow is fed back to the turbocharger and not released into the environment.

Das Versorgungssystem 2 weist in einem Leitungszweig zwischen dem Einlass 12 und dem Ausgang 16, in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend, einen Filter/Abscheider 22 und ein Sauggebläse 24 auf. Dieses ist durch einen von einem Elektromotor 26 angetriebenen Seitenkanalverdichter gebildet. Bei dem Elektromotor 26 handelt es sich um einen Wechselstrommotor, dessen Drehzahl mittels eines Frequenzumrichters 28 steuerbar ist. Der Filter/Abscheider 22 ist ein ein Koaleszenzelement aufweisender Filter, in dem aus dem Ölnebel größere Tropfen gebildet werden, die nach unten zu einem Sammelbehälter 30 ablaufen. Als Filter/Abscheider 22 kann ein Koaleszenzfilter, beispielsweise vom Typ Hydac Optimicron^® Drain, eingesetzt sein.The supply system 2 points in a branch between the inlet 12th and the exit 16 a filter / separator, one after the other in the direction of flow 22nd and a suction fan 24 on. This is by one of an electric motor 26th driven side channel blower formed. With the electric motor 26th it is an AC motor whose speed is controlled by a frequency converter 28 is controllable. The filter / separator 22nd is a filter with a coalescence element, in which larger drops are formed from the oil mist, which are directed downwards to a collecting container 30th expire. As a filter / separator 22nd , a coalescing filter, for example of the Hydac Opti Micron ^® drain, be used.

Zur Betriebssteuerung des Versorgungssystems 2 ist eine Datenerfassungseinrichtung 32 vorgesehen, die als Eingabe einen Sollwert 34 für die Größe des vom Gebläse 24 erzeugten Volumenstroms erhält. Außerdem erhält die Datenerfassungseinrichtung 32 als Eingabe den Ist-Wert 36 des Volumenstroms sowie als weitere Eingabe den Differenzdruck 38, der von einem Drucksensor 40 zwischen Schmutzseite und Reinseite des Filter/Abscheiders 22 gemessen wird. Zur Anpassung des Ist-Wertes 36 an den Soll-Wert 34, der die Größe des vom Gebläse 24 erzeugten Volumenstroms darstellt, bei dem beim Betrieb des Verbrennungsmotors der Überdruck im Kolbengehäuse auf dem gewünschten niedrigen Druckwert verbleibt, steuert eine mit der Datenerfassungseinrichtung 32 verbundene Regeleinrichtung 42 über den Frequenzumrichter 28 die Drehzahl des Gebläses 24, so dass dieses den dem Soll-Wert 34 entsprechenden Volumenstrom erzeugt. Um zu verhindern, dass bei einem Ausfall der Förderleistung des Versorgungssystems 2 sich im Kurbelgehäuse des angeschlossenen Verbrennungsmotors 10 ein gefährlicher Überdruck aufbaut, weist die Verrohrung eine Bypassleitung 44 zwischen einer Abzweigstelle 46 an der Verrohrungs-Abfuhrseite 6 und einer Abzweigung 48 an der Verrohrungs-Zufuhrseite 14 auf. Beim Betrieb des Verbrennungsmotors 10 können Betriebszustände auftreten, beispielsweise extreme Lastzustände, bei denen trotz im Betrieb befindlichem Versorgungssystem 2 durch Minderleistung des Gebläses 24 ungefilterte Durchblasegase über die Bypassleitung 44 zur Verrohrungs-Zufuhrseite 14 gelangen und über den Auslass 20 entweichen oder als mit Öl und Abgasemissionen belastete Zuluft zum Verbrennungsmotor 10 gelangen und dadurch eine Gefährdung der Umwelt und/oder der Funktion des Verbrennungsmotors 10 verursachen.For operational control of the supply system 2 is a data acquisition device 32 provided that as input a setpoint 34 for the size of the blower 24 generated volume flow receives. In addition, the data acquisition device receives 32 the actual value as input 36 the volume flow and, as a further input, the differential pressure 38 by a pressure sensor 40 between the dirty side and the clean side of the filter / separator 22nd is measured. To adjust the actual value 36 to the target value 34 that is the size of the blower 24 represents generated volume flow, at which the overpressure in the piston housing remains at the desired low pressure value during operation of the internal combustion engine, controls one with the data acquisition device 32 connected control device 42 via the frequency converter 28 the speed of the fan 24 so that this corresponds to the target value 34 corresponding volume flow generated. In order to prevent a failure of the delivery capacity of the supply system 2 in the crankcase of the connected internal combustion engine 10 a dangerous overpressure builds up, the piping has a bypass line 44 between a branch point 46 on the piping discharge side 6th and a junction 48 on the piping supply side 14th on. When operating the internal combustion engine 10 operating conditions can occur, for example extreme load conditions, in which the supply system is in operation 2 through reduced performance of the blower 24 unfiltered blow-through gases via the bypass line 44 to the piping supply side 14th and through the outlet 20th escape or as supply air to the combustion engine polluted with oil and exhaust emissions 10 arrive and thereby endanger the environment and / or the function of the internal combustion engine 10 cause.

Diese Gefährdung ist bei der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung dadurch vermieden, dass das Versorgungssystem 2 mittels der Regeleinrichtung 42 derart steuerbar ist, dass bei allen Betriebszuständen durch Steuerung der Drehzahl des Gebläses 24 die Förderleistung an die jeweiligen Soll-Werte der jeweiligen Betriebszustände angepasst ist. Dadurch lässt sich sicherstellen, dass bei allen Betriebszuständen, abgesehen von vollem Ausfall des Versorgungssystems 2, kein oder nahezu kein belastetes Durchblasegas über die Bypassleitung 44 entweicht. Bei dem in 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird hierfür der Ist-Wert 36 als externes Signal eingespeist, das von einem Drucksignalgeber 45 mittels Erfassen des im Kurbelgehäuse herrschenden Drucks generiert ist. Durch Steuern der Drehzahl des Gebläses 24 ist dadurch die Größe des geförderten Volumenstroms an den bei den verschiedenen Betriebszuständen erforderlichen Soll-Wert 34 anpassbar, so dass lediglich bei völligem Ausfall des Versorgungssystems 2 Durchblasegas ungefiltert über die Bypassleitung 44 abströmt. Vom externen Drucksignalgeber 45 abgesehen, sind die Komponenten der Verrohrung 6, 14, des Versorgungssystems 2 und des Abnahmesystems 4 die gleichen wie bei der anhand der 1 erläuterten bekannten Lösung. Eine neuerliche Beschreibung dieser Komponenten erübrigt sich daher.This risk is avoided in the separation device according to the invention in that the supply system 2 by means of the control device 42 can be controlled in such a way that in all operating states by controlling the speed of the fan 24 the delivery rate is adapted to the respective target values of the respective operating conditions. This ensures that in all operating states, apart from a complete failure of the supply system 2 , no or almost no contaminated blow-through gas via the bypass line 44 escapes. The in 2 The first embodiment of the invention shown here is the actual value 36 fed in as an external signal from a pressure transducer 45 is generated by detecting the pressure prevailing in the crankcase. By controlling the speed of the fan 24 is the size of the volume flow delivered to the required value for the various operating states 34 adaptable, so that only in the event of a complete failure of the supply system 2 Blow-through gas unfiltered via the bypass line 44 flows off. From the external pressure signal transmitter 45 Apart from that, the components are the piping 6th , 14th , the supply system 2 and the acceptance system 4th the same as when using the 1 explained known solution. A new description of these components is therefore unnecessary.

Die 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, das dem Ausführungsbeispiel von 2 entspricht, abgesehen davon, dass das den jeweiligen Betriebszustand darstellende Ist-Signal 36 nicht vom externen Drucksignalgeber 45 eingespeist wird, sondern durch eine interne Drucksignalvorgabe. The 3 FIG. 13 shows a second embodiment similar to the embodiment of FIG 2 corresponds, apart from the fact that the actual signal representing the respective operating state 36 not from the external pressure transducer 45 is fed in, but by an internal pressure signal specification.

Wie in 3 gezeigt, ist bei dem zweiten Beispiel hierfür an der Verrohrungs-Zufuhrseite 14 ein Drucksensor 50 angeschlossen, vorzugsweise in Form eines Piezo-Druckaufnehmers.As in 3 is shown in the second example thereof on the piping supply side 14th a pressure sensor 50 connected, preferably in the form of a piezo pressure sensor.

Die 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem der Ist-Wert 36 als Signal von einem Volumenstromsensor 52 erzeugt ist, der in die Bypassleitung 44 eingefügt ist. Zur Anpassung wird die Drehzahl des Gebläses 24 so eingestellt, dass der Volumenstrom in der Bypassleitung 44 gegen Null geht. Die Volumenstrommessung kann mittels Messblenden oder thermischen Sensoren erfolgen.The 4th shows a third embodiment in which the actual value 36 as a signal from a volume flow sensor 52 is generated in the bypass line 44 is inserted. The speed of the blower is used for adjustment 24 set so that the volume flow in the bypass line 44 goes to zero. The volume flow can be measured using measuring orifices or thermal sensors.

Die 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem der Ist-Wert 36 als Signal von zwei Volumenstromsensoren 54 und 56 erfasst wird. Zur Anpassung wird die Drehzahl des Gebläses 24 so eingestellt, dass der Volumenstrom in der Verrohrungs-Zufuhrseite 14 vor und hinter dem Abzweig 48 gleich groß ist.The 5 shows a fourth embodiment in which the actual value 36 as a signal from two volume flow sensors 54 and 56 is captured. The speed of the blower is used for adjustment 24 adjusted so that the volume flow in the piping supply side 14th in front of and behind the branch 48 is the same size.

Die 6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel. Bei diesem wird der Ist-Wert 36 als Signal eines Druckaufnehmers 58 an der Bypassleitung 44 erfasst. Hierfür kann ein Piezo-Druckaufnehmer oder ein Paddel-Strömungswächter eingesetzt sein.The 6th shows a fifth embodiment. This is the actual value 36 as a signal from a pressure transducer 58 on the bypass line 44 detected. A piezo pressure sensor or a paddle flow monitor can be used for this.

Die 7 verdeutlicht ein sechstes Ausführungsbeispiel. Der Ist-Wert 36 wird hierbei als Signal von zwei Temperatursensoren 60 und 62 erfasst, von denen der Temperatursensor 60 die Temperatur in der Bypassleitung 44 und der Temperatursensor 62 die Temperatur in der Verrohrungs-Zufuhrseite 14 misst. Die Drehzahl des Gebläses 24 wird so angepasst, dass die Temperatur der Bypassleitung 44 immer der Temperatur der Verrohrungs-Zufuhrseite 14 entspricht. Als Temperatursensoren können Oberflächentemperaturfühler oder Temperaturfühler, welche die Temperatur der Strömung messen, verwendet werden.The 7th illustrates a sixth embodiment. The actual value 36 is here as a signal from two temperature sensors 60 and 62 detected, of which the temperature sensor 60 the temperature in the bypass line 44 and the temperature sensor 62 the temperature in the piping supply side 14th measures. The speed of the fan 24 is adjusted so that the temperature of the bypass line 44 always the temperature of the piping supply side 14th corresponds. Surface temperature sensors or temperature sensors that measure the temperature of the flow can be used as temperature sensors.

Wie bereits erwähnt, sind bei den Ausführungsbeispielen die Komponenten der Verrohrung, des Versorgungssystems 2 und des Abnahmesystems 4 jeweils die gleichen, abgesehen von den unterschiedlichen, zur Erfassung des Ist-Wertes 36 eingesetzten Vorrichtungselementen.As already mentioned, in the exemplary embodiments the components are the piping, the supply system 2 and the acceptance system 4th in each case the same, apart from the different ones, for recording the actual value 36 used device elements.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 2431583 A1 [0003]EP 2431583 A1 [0003]

Claims

Abscheidevorrichtung, insbesondere zum Abscheiden von Öl-Aerosolen aus einem Fluid, wie einem Luftstrom, mit einem Versorgungssystem (2) und einem über eine Verrohrung (6, 14) daran angeschlossenen Abnahmesystem (4), die zwischen einer Zufuhrseite (14) und einer Abfuhrseite (6) für abgereinigtes bzw. belastetes Fluid eine Bypassleitung (44) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Regeleinrichtung (42) das Versorgungssystem (2) sicherstellt, dass außer bei einem Ausfall der Vorrichtung kein oder im Wesentlichen kein belastetes Fluid unter Umgehen des Versorgungssystems (2) über die Bypassleitung (44) von der Abfuhrseite (6) auf die Zufuhrseite (14) des Abnahmesystems (4) gelangt.Separation device, in particular for separating oil aerosols from a fluid, such as an air stream, with a supply system (2) and a take-off system (4) connected to it via piping (6, 14), which is located between a supply side (14) and a discharge side (6) has a bypass line (44) for cleaned or contaminated fluid, characterized in that by means of a control device (42) the supply system (2) ensures that, except in the event of a failure of the device, no or essentially no contaminated fluid is bypassed Supply system (2) via the bypass line (44) from the discharge side (6) to the supply side (14) of the removal system (4).

Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungssystem (2) eine von einem Motor, vorzugsweise einem Elektromotor (26), antreibbare Fluid-Fördereinrichtung aufweist, wie ein Gebläse (24), vorzugsweise in Form eines Seitenkanalverdichters, dem, in Strömungsrichtung des Fluids gesehen, ein vorzugsweise filternder Abscheider (22) vorangeht, und dass die Regeleinrichtung (42), vorzugsweise über einen Frequenzumrichter (28), auf den Elektromotor (26) der Fördereinrichtung (24) einwirkt.Separation device according to Claim 1 , characterized in that the supply system (2) has a fluid delivery device that can be driven by a motor, preferably an electric motor (26), such as a fan (24), preferably in the form of a side channel compressor, which, viewed in the direction of flow of the fluid, is a preferably filtering separator (22) precedes, and that the control device (42), preferably via a frequency converter (28), acts on the electric motor (26) of the conveying device (24).

Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (42) an einen Ausgang einer Datenerfassungseinrichtung (32) angeschlossen ist, die mit ihrem jeweiligen Eingang an mindestens eine Ist- (36) und Sollwertvorgabe (34) sowie an den Frequenzumrichter (28) angeschlossen ist.Separation device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the control device (42) is connected to an output of a data acquisition device (32), the input of which is connected to at least one actual (36) and setpoint specification (34) and to the frequency converter (28).

Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingang (12) und dem Ausgang des Abscheiders (22) sowie parallel zu diesem ein Differenzdruckmesser (40) geschaltet ist, der den Istwert des jeweils ermittelten Differenzdruckes (38) an einen weiteren Eingang der Datenerfassungseinrichtung (32) weitergibt.Separation device according to one of the preceding claims, characterized in that a differential pressure meter (40) is connected between the inlet (12) and the outlet of the separator (22) and parallel to it, which transmits the actual value of the respectively determined differential pressure (38) to another Passes input of the data acquisition device (32).

Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abnahmesystem (4) ein Kurbelgehäuse eines vorzugsweise turboaufgeladenen Verbrennungsmotors (10) aufweist.Separation device according to one of the preceding claims, characterized in that the removal system (4) has a crankcase of a preferably turbo-charged internal combustion engine (10).

Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrohrung aus einer Rohrleitung (14) zwischen der Abgabeseite (16) der Fördereinrichtung (24) und dem Abnahmesystem (4), wie dem Eingang des Verbrennungsmotors (10), besteht sowie aus einer weiteren Rohrleitung (6) auf der Ausgangsseite des Kurbelgehäuses und dem Eingang (12) des Abscheiders (22), dass die eine Rohrleitung (14) die Zufuhrseite und die weitere Rohrleitung (6) die Abfuhrseite aufweist und dass die dazwischenliegende Bypassleitung (44) Teil der Verrohrung ist.Separation device according to one of the preceding claims, characterized in that the piping consists of a pipeline (14) between the delivery side (16) of the conveying device (24) and the removal system (4), such as the inlet of the internal combustion engine (10), and of a further pipe (6) on the outlet side of the crankcase and the inlet (12) of the separator (22), that one pipe (14) has the supply side and the further pipe (6) has the discharge side and that the intermediate bypass line (44) part the piping is.

Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Wert-Erfassung (36) an eine externe Drucksignalvorgabe (45) und/oder an eine interne Drucksignalvorgabe (50) angeschlossen ist, die an die Abfuhrseite (6) des Abnahmesystems (4) angeschlossen ist.Separation device according to one of the preceding claims, characterized in that the actual value detection (36) is connected to an external pressure signal specification (45) and / or to an internal pressure signal specification (50) which is connected to the discharge side (6) of the acceptance system ( 4) is connected.

Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Wert-Erfassung (36) der Datenerfassungseinrichtung (32) an eine Volumenstrommesseinrichtung (52, 54, 56) angeschlossen ist, die sich in der Bypassleitung (44) und/oder mehrfach in der einen Rohrleitung (14) in Fluidrichtung gesehen vor und hinter dem Abzweig (48) mit der Bypassleitung (44) befindet.Separation device according to one of the preceding claims, characterized in that the actual value acquisition (36) of the data acquisition device (32) is connected to a volume flow measuring device (52, 54, 56) which is located in the bypass line (44) and / or multiple in the one pipe (14) seen in the fluid direction in front of and behind the branch (48) with the bypass line (44).

Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere interne Drucksignalvorgabe (58) angeschlossen ist, die den Fluiddruck in der Bypassleitung (44) abnimmt.Separation device according to one of the preceding claims, characterized in that a further internal pressure signal specification (58) is connected, which decreases the fluid pressure in the bypass line (44).

Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Wert-Erfassung (36) der Datenerfassungseinrichtung (32) an eine Temperatursignalvorgabe (60, 62) angeschlossen ist, die vorzugsweise die Temperatur in der Bypassleitung (44) abnimmt, sowie in der einen Rohrleitung (14) vor dem Abzweig (48) mit der Bypassleitung (44).Separation device according to one of the preceding claims, characterized in that the actual value acquisition (36) of the data acquisition device (32) is connected to a temperature signal specification (60, 62) which preferably decreases the temperature in the bypass line (44), as well as in one pipe (14) upstream of the branch (48) with the bypass line (44).

Abscheideeinrichtung, insbesondere zum Abscheiden von ÖI-Aerosolen aus einem Fluid, wie einem Luftstrom, für eine Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Versorgungssystem (2) und einer zwischen einer Zufuhrseite (14) und einer Abfuhrseite (6) der Abscheideeinrichtung für abgereinigtes bzw. belastetes Fluid angeordneten Bypassleitung (44), dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Regeleinrichtung (42) das Versorgungssystem (2) sicherstellt, dass außer bei einem Ausfall des Versorgungssystems (2) kein oder im Wesentlichen kein belastetes Fluid unter Umgehen des Versorgungssystems (2) über die Bypassleitung (44) von der Abfuhrseite (6) auf die Zufuhrseite (14) der Abscheideeinrichtung gelangt.Separation device, in particular for separating oil aerosols from a fluid, such as an air stream, for a separation device according to one of the preceding claims, with a supply system (2) and one between a supply side (14) and a discharge side (6) of the separating device for the cleaned-up or contaminated fluid, characterized in that the supply system (2) ensures by means of a control device (42) that, except in the event of a failure of the supply system (2), no or essentially no contaminated fluid bypassing the supply system (2 ) passes via the bypass line (44) from the discharge side (6) to the supply side (14) of the separation device.